Jövőbarát napenergia

Jövőbarát napenergiaA napenergia fotoelektrikus hasznosítási lehetőségek vizsgálata

Tartalom:

Készítette: Debreczeni Michael – MetalTech Engineering Kft. – 2010.április 2.

Bevezetés

A napsugárzás alapú villamosenergia termelés helyzete és támogatása

METALTECH ENGINEERING KFT.

2010 végéig (további) évi 600 gigawattóra zöld áram előállításához szükséges kapacitást kell kiépíteni.

Az európai uniós irányelvek Magyarország esetében 2010-re a villamos energia fogyasztás 3,6 százalékában javasolják a megújuló energiaforrást alkalmazni.

Jövőbarát energia: A napenergia fotoelektrikus hasznosítási lehetőségek vizsgálatap>Az EU 15 országaiban átlagosan 5,3 százalék a megújuló villamos energia termelés aránya, de döntően Svédország és Ausztria vízenergia, valamint Finnország biomassza villamos energia termelése miatt. A Magyarországhoz hasonló Belgium és Hollandia 1,0 illetve 1,4 százalékos aránnyal a sereghajtó az EU-15-ök között.

Jövőbarát napenergia: A napenergia fotoelektrikus hasznosítási lehetőségek vizsgálata
Ahhoz, hogy Magyarország 2010-re teljesítse az uniós elvárásokat, további évi 600 gigawattóra előállításához szükséges kapacitást kell kiépíteni. Ennek legnagyobb része szélenergia, a többi vízenergia és geotermia, hulladékhasznosításból származó és energetikai növénytermesztés útján előállított biomassza lenne.
Jelenleg is a biomassza képviseli a legnagyobb arányt a zöld villamos energia termelésben. Szélenergiát a hazai adottságokkal évi 7,2 petajoulet lehetne termelni és a vizeneriga adottságunk évi 5 petajoule termelést tenne lehetővé. (MTI hír).

A kormány célkitűzései között szerepel, hogy napelemtáblákkal fedeti be a középületeket, és sarkallja a megújuló energiaforrások használatát.

Persze nem mindenki látja ilyen fényesen a hazai állapotokat. Vannak, akik azt mondják, hogy ha nem veszik figyelembe az újraerdősítés és a karbonkereskedelem előnyeit, akkor az ország károsgáz-kibocsátása valójában 1,9 százalékkal növekedett 1990 óta. Mások pedig úgy vélik, hogy a lakosságot nem túlzottan foglalkoztatja a globális felmelegedés problémája, és az ország sokkal többet tehetne a nemzeti karbonlábnyom csökkentése érdekében.

Az összes villamosenergia-felhasználáson belül a zöldáram részarányra a 2001/77/EK irányelv határozott meg nemzeti célértékeket, amely Magyarország számára 2010-re 3,6 % volt. A zöldáram részaránya 2008-ban az országos villamos energia felhasználáson belül 5,4 %-ot tett ki, így az EU által megszabott kötelezettséget Magyarország jelentősen túlteljesítette. Ez az érték közvetve összefügg a 2009/28/EK irányelvből adódó kötelezettséggel, mivel a megújuló energiahordozó bázisú villamosenergia-termelés növekedése kihat az összes megújuló energiahordozók részarányára, így a 13%-os célérték teljesíthetősége részben a zöldáram termelés mértékétől függ.

Jelen helyzet

Miközben a koppenhágai klímacsúcson a világ vezetői a klímaváltozásért is felelős károsanyag-kibocsátás csökkentéséről tanácskoznak, aközben hazánk elégtelen megújulóenergia-politikája az üvegházhatást okozó biomasszára összpontosít. Holott megfelelően kialakított napenergia-stratégiával nemcsak az EU-követelményeknek tehetnénk eleget, de hosszú távon a felsőoktatás, a kutatás, a termékfejlesztés és a hazai napelemgyártás is fellendülhetne, új munkahelyeket teremtve – állítják a Magyar Tudományos Akadémia Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézet (MTA MFA) által vezetett Integrált Mikro-/nanorendszerek Nemzeti Technológiai Platform (IMNTP) képviselői.
Bár a legfrissebb ENSZ-nyilatkozat szerint Magyarország lehet a klímaváltozás egyik legnagyobb áldozata, hazánk nem törekszik a probléma elé menni, az Európai Uniónak tett vállalásában – ami szerint 2020-ig 13 százalékra kell emelni a megújuló energiaforrások arányát – elmarad még a 2005-i romániai állapotoktól, illetve a balti államok tervszámaitól is. Ugyanakkor a Magyarország területére a Napból évente érkező kimondhatatlanul nagy, 1,16 milliárd kWh sugárzási energia gyakorlatilag alig hasznosul energiagazdálkodásunkban. Egy friss európai felmérés szerint az újonnan csatlakozott tagállamok, a többi között Szlovénia és Csehország mögött a sor végén kullogunk.
A megújuló energiaforrások felhasználásában az EU-tagok között élenjáró Svéd-, Lettország 35% feletti arányával szemben, dacára kiváló napenergiai adottságainknak, mi a futottak még mezőnyben, valamennyi volt szocialista tagállam mögött helyezkedünk el 4,3%-os arányunkkal.
És akkor még nem beszéltünk lemaradásunkról a korszerű fotovillamos napelemek alkalmazásában. További probléma, hogy meghatározó helyen, a „megújuló energiaforrások” között egyedül a biomassza-felhasználás szerepel, annak ellenére, hogy az égetés tetemes üvegházhatás-növelő széndioxid is termelődik az értékes, élelmiszert előállító mezőgazdasági területek kivonásával párhuzamosan.
A napenergia kiaknázása mellett szól az is, hogy a meggondoltan kialakított napenergia-stratégia az egész fotovillamos (PV) ipar fejlődésének az alapja lehet(ne), miáltal a villamosenergia-ellátásban nemzeti önállóságunk is erősödhet. Okosan megfontolt kutatástámogatási rendszerben a kutatás és fejlesztés eminens területén nyílék lehetőség a hazai erőforrások hatékony kihasználására, a felsőoktatás, a termékfejlesztés, a hazai gyártás fellendülése mellett új, gazdag szakmai tudást követelő munkahelyek is létrejöhetnének.

Érdemes lenne átvenni az előttünk járó országoktól a módszert a napenergia hasznosítására, törvényben kellene rendezni a megújuló energia részarányának növelését, és ebben hosszútávra garantálni a napenergiából nyert villamosenergia átvételi árat.

Nem fenntartható a magyarországi rendszer

A nagyfokú energiafüggőség, a fosszilis energiahordozók, a szén, az olaj, a földgáz felhasználásának igen magas aránya, azok jelentős környezeti, így a globális klímaváltozásra gyakorolt hatása miatt a magyarországi villamosenergia-termelés és
-fogyasztás jelenlegi formájában hosszú távon nem fenntartható. Ehhez hozzájárul a magas energiaintenzitás is, ami azt jelenti, hogy túl nagy az az energiamennyiség, amelyet 1 dollárnyi bruttó hazai össztermék (GDP) előállításához használunk fel.

Napenergia és klímaváltozás – Átok vagy áldás?

Míg a fotovillamos (PV) ipar világszerte éves szinten 50%-os növekedést produkált, a vékonyréteg napelemek gyártása, amiben elsősorban a hazai K+F szereplő IMNTP tagok is érdekeltek, 80%-os rátát produkált, és mára már a későbbi indulás ellenére részesedése 10%-nyi a világ termelésében. Különösen kiemelkedő a hagyományos, politikai támogatáson alapuló európai és Japán dominancia mellett Kína iszonyatos fejlődése és az USA beszállása a ringbe, ami át fogja rendezni a piacot.
Európában ezen a téren Németország ébredt legelőbb, és tervszerű évtizedes előkészítéssel hozta létre a nagy foglalkoztató, csúcstechnológiai iparág felsőoktatási, K+F, berendezésgyártó és termelő-kapacitás hátterét. Japán köztudomásúlag leállította a visszatáplálási támogatást néhány éve, de a belföldi piacvesztés már-már az iparág jövőjét veszélyeztette, úgy hogy visszatértek a korábbi támogatási gyakorlathoz.
Hazánkban az Energia törvény szabályozza 2003. óta a visszatáplálást, 2009. január 1-től ez 28.13 HUF/kWh (0,1€/kWh). Összehasonlításként Csehországban ez egy összetett bónusz rendszerben felmehet 0,53 €/kWh -ig is, Megjegyzendő, hogy a sokkal jobb adottságokkal rendelkező Bulgária most készül a cseh babérok megnyirbálására azzal, hogy a gazdasági válság elmúltával felszámolja a fotovillamos energiatermelés felfuttatása útjában álló bürokratikus-fiskális korlátokat. A legtöbb fejlettebb országban >0,4€/kWh a garantált támogatás, amit adókedvezmény és beruházástámogatás egészít ki. Így aztán nincs mit csodálkozni a telepített rendszerekben mutatkozó lemaradásunkon.
Ugyancsak most jelent meg egy másik európai jelentés a „Fotovillamosság helyzete az újonnan csatlakozott tagállamokban – 2008” címmel. Az Integrált Mikro/nanorendszerek Nemzeti Technológiai Platform (IMNTP) honlapján olvasható jelentés szerkesztésében, az adatszolgáltatás hazai megszervezésében Pálfy Miklós vett részt az IMNTP részéről. Míg a csehek csaknem 18-szorosára növelték 2008-ra a 2003-as PV kapacitásukat (akkor 330kW), Magyarország csupán megháromszorozni volt képes, hogy elérje a 420 kW-ot. Elkeserítő látni, hogy hazánk még a megújuló energiaforrások részarányának 2020-as növelési céljait tekintve is elmarad a 2005-ös romániai állapottól, nem beszélve a Balti-államok, a csehek, szlovákok, szlovének és bulgárok tervszámairól! Pedig a délkelet-magyarországi klimatikus viszonyok már ma ideálisnak mondhatók a mediterrán országokéval összevetve is a napenergia-átalakításra.
A koppenhágai Klíma Konferencia kapcsán számos vészharang-kongatás és reális, jövőnket felelősen féltő megnyilatkozás is napvilágot lát. Mindezek tükrében különösen sok szó esik majd az energia felhasználásról, és a klímakatasztrófával fenyegető emberi tevékenység, az üvegházhatást előidéző széndioxid kibocsátás radikális csökkentésének szükségességéről. A világ legnagyobb légköri szennyezője 6000Mt kibocsátással Kína és az USA, Oroszország, India, Japán ennek negyedével, az európai államok csupán tizedekkora kibocsátással szennyezik a légkört. Az egy főre vetített kibocsátásban azonban messze az USA és Kanada vezet (19,5t ill. 18 t CO2/fő), a középmezőnyben Oroszország, Japán, Németország és Dél-Korea (kb. 10 t/fő), az európai államok (kb. 8t), és csak ezt követi Kína 4,9 t/fő értékkel. A kyotó-i szerződés csupán 5,2% csökkentést írt elő az 1990–2012 időszakra, az EU 220-ig 20%-ot vállalt, de az Egyesült Királyság 2050-ig 80%-os csökkentést irányzott elő! Ebben valószínűleg sokkal szigorúbb előírások elfogadására kerül sor Koppenhágában.

Csakhogy hogyan lehet érdemben csökkenteni a széndioxid-kibocsátást hazánkban, ha a megújuló források közt döntően szintén elégetett biomasszára helyezzük a hangsúlyt? A hazai tényleges megújuló energiahordozó-bázisú villamosenergia-termelés (2363GWh): Hulladékégetésből: 8%, Szélenergia 6%, Vízenergia 11%, Biogáz 2%, Biomassza (tűzifa!) 73%(!), a napenergia (napkollektor és fotovillamos), és a geotermikus energia részaránya százalékosan elenyésző!

Lehetőség

Magyarországon közben magunk is érezzük, hogy felkészületlenek vagyunk a gyorsan változó klimatikus, politikai és gazdasági környezetben a minket érő negatív hatások kivédésére, sőt kiszolgáltatottságunk egyre növekszik (ld. földgázfüggőség) – miközben úgymond válságkezelés címén még a meglévő ellátó-rendszereink stabil működtetését is kockáztatjuk. Évtizedek óta képtelenek vagyunk rendszerszemlélettel közelíteni a kérdéshez, hiszen a rendszer egyes elemeit nem lehet politikai célok érdekében anélkül meggyengíteni, hogy az egész összedőléssel ne fenyegetne. Támogatási rendszereink így rendre nem azt a fejlődési tendenciát erősítik, aminek érdekében létrehozták őket.
Az IMNTP most megjelent K+F Stratégiája kiemeli, hogy nyersanyagban szegény hazánk a legfontosabb energiaforrásban ugyancsak bővelkedik, hiszen a Magyarország területére évente beérkező kimondhatatlanul nagy, 1,16 milliószor milliárd (1250×93.036×1.000.000)kWh Napból érkező sugárzási energia gyakorlatilag nincs hasznosítva energiagazdálkodásunkban. Ráadásul ez nem 10-100 éves nagyságrendben, hanem még jónéhány millió évig rendelkezésre áll, nem import energia, hanem legnagyobb energiakincsünk! Ez az elképzelhetetlenül nagy potenciális energiaforrás a teljes magyar villamosenergia-felhasználás 2900-szorosa! Ezzel, mint autonóm energiaforrással csupán a mezőgazdaság, a növénytermesztés és erdőgazdálkodás számol. Természetesen ez az alapja a biomassza-termelésnek is, ami a „megújuló energiaforrások” közt meghatározó helyen szerepel. Ezzel aztán jobbára el is intézzük a megújuló energia felhasználásának kérdését.

Napelem, tehát fotovillamos energiaátalakító rendszer csupán 420kW-nyi működik Magyarországon (410 MWh/ év), ami szégyenletesen kevés. Az alkalmazás mértéke az alapja az egész fotovillamos ipar fejlődésének. Láttuk ezt a németeknél, japánoknál és most látjuk a cseheknél bolgároknál szlovéneknél, akik a kapacitásaikat 15-20-szorosára növelték.
A gyakorlat ma azt mutatja, hogy az adott szerkezeti összetételben és engedélyeztetési eljárással kb. 21-30 milliárd Ft megújuló energia-visszatáplálás támogatás (feed-in tarifa) címen éves szinten „kimegy az országból”. Ezzel is romlik a fizetési mérlegünk, de formálisan eleget teszünk az EU vállalásainknak, csak éppen értelmetlenül és diszfunkcionálisan. A támogatások rendre a gáz- és vegyes-tüzelésű erőmű lobby érdekeinek megfelelően csak papíron szolgálja a megújuló energiafejlesztést.
Márpedig ha a fotovillamos területen nem fejlődik az alkalmazás, állítja az IMNTP, akkor nincs, ami a fejlesztést indokolja és húzza. Az alkalmazás növelésére, pedig politikai szándék kell. Na itt akár még az EU döntéseire is lehet érdemben hivatkozni! Ha megvan a politikai döntés, akkor egyszerű a séma csak át kell venni az előttünk járó országoktól a módszert. Törvényben kell rendezni a megújuló energia részarányának növelését és ebben hosszútávra garantálni a napenergiából nyert villamosenergiára kb. 0,5 Euro/kWh villamosenergia átvételi árat! Ebben az esetben (no és persze stabil, kiszámítható szabályzással) a megtakarítások hosszútávú befektetésre válthatók, a lakosság napelemes berendezéseket épít házára, nyaralóira, szabad földterületeire.

Olyan szabályozás is elképzelhető lenne, hogy egy előrelátó kormányzat az építési engedély feltételévé teszi a napelemek betervezését. Ez szigorítható azzal a feltétellel, hogy a hosszútávon a korszerű építészeti megoldások bevezetése ellenére várhatóan megnövekedő nyári, hűtési igényeket csak napenergia felhasználásból lehessen táplálni.

A napenergia hasznosítása Magyarországon Európai Uniós támogatással

A napelemek piaca az elmúlt néhány évben mintegy 30%-os állandó növekedést mutatott és a jelentkező gyártási kapacitáshiányon kívül jelenleg semmilyen jel nem utal arra, hogy ez a növekedés megtorpanna. Ma Magyarországon jellemzően azok ruháznak be a napelemes rendszerbe, akik függetlenedni akarnak vagy ahol nincs más lehetőség, így például a tanyák, nyaralóházak tulajdonosai. A félvezetős napelemek élettartama gyártótól és minőségtől függően minimum 25 év, ahol 20-25 év teljesítménygarancia van rá.

Egy példa: vegyünk alapul egy 2 kWp teljesítményű napelem rendszert (2kW-2,9kW-ig 4.800 Euró/kW). A rendszer nettó ára: 2.640.000 Ft, ahol az állami támogatás (30-35% pályázattól függően): 924.000,00 Ft, a beruházási költség: 1.716.000,00 Ft. A várható éves termelés: 3453 kWh. Az áram bruttó fogyasztói ára évi 1320 kWh-ig 37,316 Ft, az évi 1320 kWh-n felüli részre bruttó 38,756 Ft / kWh az EDF DÉMÁSZ tarifája szerint. A várható éves áramár növekedés pedig 7 %. Ez a beruházás 10 év alatt térül meg, majd utána a következő 15 évben még további 6,3 millió Ft-nyi villamosenergiát termel, tehát a beruházott összeg 2,41szeresét.
A légkörünk CO2-emisszió tehermentesítése egy 2kWp nagyságú rendszernél ez 0,914 tonna/év. Ez 25 éves üzem esetében 22,85 tonna.

Magyarországon a napsugárzási viszonyok kedvezőbbek, mint az európai átlag (a napsütéses órák száma 1800–2300 óra/év). Jelenleg azonban adottságainkat nem használjuk ki kellőképpen.

Jövőbarát napenergia: A napenergia fotoelektrikus hasznosítási lehetőségek vizsgálata

Az árak alakulása és a technológia felhasználása

Az alternatív energiák ára a következő két évtizedben akár a felére is csökkenhet, míg a hagyományos üzemanyag-hordozóké várhatóan nőni fog. A szélenergia például már ma is annyiba vagy kevesebbe kerül, mintha ugyanennyi energiát egy új szén- vagy gázalapú erőmű állít elő, a jövőben pedig várhatóan ez lesz a legkevésbé költséges forrás. A napenergia, bár jelenleg viszonylag drága, 2020-ra már versenyképes lehet.

Mivel itthon is a hálózati elektromos energia árának gyors növekedésével számolhatunk, a napelemes villamosenergia-termelés akár már rövid időn belül is versenyképes alternatíva lehet. Ennek azonban a jelenlegi nagyon magas beruházási ár mellett az energia drága tárolása is gátat szab.

A megújuló energiákra alapuló ellátásnak természetesen legalább olyan megbízhatónak kell lennie, mint a jelenlegi infrastruktúrának. A megbízhatóság mellett szól ezen technológiák decentralizált használata is, amely kiegyenlítettebbé teheti a szolgáltatást és csökkenti az ellátottak függőségi viszonyát a ma működő nagy központosított rendszerektől.

Kulcstényező az olyan hitelkonstrukciók kialakítása, amelyek könnyűvé tennék a napelemek megvásárlását. A banki kockázat minimális, hisz a törlesztésre fedezetet nyújtana a nappal termelt ingyenes áram. Ilyen rugalmas, összehangolt szabályzási hozzáállással elérhető, hogy 2020 után már ne épüljön ház napelemes áramellátó rendszer nélkül.
A befektetők is ugyanezt teszik, sőt a bankok is megindulnak erre a lukratív területre. Hiszen mára bizonyított, hogy az eddig feltételezett 20 éves élettartamon túl, 40 évig is szolgáltatnak elektromos áramot a napelem-installációk. Egyre javuló hatásfokkal ez stabil hosszútávú befektetésnek sem rossz perspektíva, hiszen a kezdeti befektetést követően gyakorlatilag nincs szükség további üzemeltetési ráfordításra. Következmény: a 2020-as EU kritériumok teljesülését elősegítve nemzeti autonomitásunk is nő a villamosenergia-ellátásban.

Nálunk olcsóbb az áram, mint az Unió többi tagállamában

Egy napelem teljesítménye a félvezetős technológia sajátos „öregedési” tulajdonságai miatt körülbelül 0,09 %-kal csökken évente, így 25 év alatt a termelőkapacitása 80 %-ra esik vissza. Amikor ilyen irányú beruházás mellett döntünk, a megtérülésszámítás a teljesítménycsökkenést is figyelembe kell, hogy vegye. A kivitelezés ára azonban függ attól, hogy a gyártó beleszámolja-e a teljes rendszer anyag-, telepítési-, és engedélyezési költségeit valamint az áramszolgáltatói oldalról felmerülő egyszeri költséget. Az áremelést indokolhatja, hogy az áram értéke még mindig jóval alacsonyabb az uniós átlagnál. A hazai magánfogyasztó az EU-s árak 59 százalékát, az ipari fogyasztó pedig az uniós átlag 77 százalékát fizeti. A kiemelendő pályázati lehetőségek közül a KEOP (Környezet és Energia Operatív Program), amelynek fejlesztései megalapozzák és elősegítik Magyarország gazdasági versenyképességét és társadalmi növekedésének elősegítését, amellett, hogy színesítik az energetikai forrásoldalt. A megújuló energiaforrás-felhasználás egyik fő prioritás tengelye a programnak. Célja, hogy csökkentse az importfüggőségünket és a környezettel kapcsolatos célokat elősegítse.
A megújuló energiát hasznosító beruházásokat az önkormányzatok és intézmények esetében a Környezetvédelem és Infrastruktúra Operatív Program (KIOP) támogatja.

Az európai régiók kezében a megújuló energiaforrások

A napelemek energiatermelése egy adott földrajzi pontban az ahhoz tartozó statisztika adatok alapján jól prognosztizálható. Ez azért előnyös, mert így könnyen tervezhető a napelemes rendszer az energiafelhasználáshoz illeszthetően. A hazai napelemes rendszerek megtervezésénél, amennyiben van a helyszínen vezetékes áramellátás, a fogyasztási adatokból lehet kiindulni. Akkora napelemes rendszert lehet kialakítani, ami szinkronban van a villanyszámlán megjelenő fogyasztási adatokkal. A napelemekhez illesztett hálózatra csatlakoztatható invertereknek szigorú szabályoknak kell megfelelniük. Az ilyen, un. intelligens inverterek érzékelik azt, ha az áramellátás megszűnik, így ekkor a napelemes betáplálás is megszűnik. Erre azért van szükség, mert az esetleges hálózat karbantartáskor nem lehet a vezetékekben áram, ami balesetet okozna.

Beruházási költség

Általánosságban elmondható, hogy a megújuló energiaforrásokból magas beruházási költség és alacsony üzemelési költség mellett lehet energiát termelni. De támogatások nélkül a beruházások nem valósíthatók és nem tarthatók fent.
Mai átlagárakkal számolva a napenergia fotoelektrikus nasznosítási technológia beruházási nettó költsége jelenleg kb. 4800-3000 €/kWp.

Az alkalmazás korlátai

  • Ennek az alkalmazási technológiának az ismerethiánya a széleskörű lakosság és a potenciális felhasználók körében
  • Az EU pénzeszközeinek nehéz elérhetősége hátráltatja a regionális energetikai politikák kidolgozását, illetve az erőforrások kiaknázását.
  • A viszonylag magas egyszeri beruházási költség
  • A megújuló energiaforrásokból háztartási és kis közösségi méretekben való kapcsolt termelésének elterjedését korlátozza, egyrészt az alkalmazott technológia beruházási költségének nagysága, másrészt a villamos hálózatra csatlakozás további járulékos költsége
  • A megújuló energiaforrásokból előállított energia rendelkezésre állása többnyire korlátozott, a folyamatosság csak további beruházások révén, illetve hálózati kapcsolatokkal biztosítható.

Az alkalmazás előnyei

  • A legtisztább és az egyik legígéretesebb megújuló energiaforrás a napenergia
  • Csökken a környezetszennyezés (CO2), ezért javul a lakosság egészségi állapota, így csökkennek az egészségügyi kiadások.
  • Az ország energiahordozó-importja csökken, így javul a gazdasági helyzet
  • Új munkahelyek teremthetők
  • Az idegenforgalom növekszik a tisztább környezet következtében
  • A napelemek nem tartalmaznak mozgó, forgó alkatrészeket, élettartamuk évtizedekben mérhető (25 év teljesítménygarancia)
  • Megfelelő elhelyezés után öntisztulóak, gondozásmentesek
  • A mostoha és szélsőséges időjárást jól tűrik. Példa erre a világűrben elhelyezett eszközöknél használt napelemes áramellátás
  • Magyarországon évi 1900-2300 órás napsütést kihasználva indokolt a használatuk
  • A szórt fényt (borús idő) is jól hasznosítják
  • Tetőkön, falakon, mezőkön elhelyezhető
  • Az energia törvény szabályozza 2003. óta a visszatáplálást, 2009. január 1-től ez 28.13 HUF/kWh (0,1€/kWh)
  • Kiszámítható áramtermelés
  • Jó ár- érték arány, megtérülés 6-15 év alatt
  • Megoldható a villamos hálózattól távol eső területek gazdaságos energiaellátása
  • Minimálisak a működtetési (szervizelés és a karbantartás) költségek
  • Bár télen hazánkban kevesebb a napsütés, a napelemek hatásfoka télen kedvezőbb a hideg idő hatására
  • Pályázati támogatások lehetségesek.

A hálózatra kapcsoltatás problémái

A nagy elosztó hálózatokhoz kapcsolódás háztartási nagyságrendek esetén is – főleg azok elterjedése mellett- felveti a helyettesítő és kisegítő kapacitások létesítésének kérdését. A szükséges tartalék kapacitások létesítése a nyitott energiapiacon nem egyszerűen megválaszolható probléma és komoly dilemmákat vet fel a rendszerirányító oldaláról is. Tapasztalatok szerint a néhány 10 kW-os hálózati kapcsolat kialakítása is jelentős többlet beruházási forrást igényel. A kisfeszültségű – jellemzően engedélyes tulajdonában lévő- hálózatok nem alkalmasak a fogyasztó ki- és betáplálására változtatás nélkül. Megoldásként új és önálló csatlakozó kábel létesítése kerülhet számításba a fogyasztó és a körzeti transzformátor állomás között., melynek költsége szintén a beruházást terheli, nem beszélve a transzformátor állomás kapcsoló berendezésének szükséges átalakításáról. A csatlakozás műszaki paraméterit kizárólag a hálózati engedélyes ismeri pontosan, aki belső utasítások és saját irányelvek szerint jár el a hálózatra csatlakozás engedélyezése során. A hálózati engedélyes ellenérdekeltségéhez nem fér kétség és nem is várható el, hogy a saját érdekei ellen lépjen fel. A hálózati csatlakozás műszaki megoldásának és engedélyeztetési mechanizmusának újra gondolása elengedhetetlen a kis léptékű kogeneráció elterjedéséhez. Állításomat az országban kialakult helyzet, így elsősorban a megvalósult projektek száma támasztja alá.

Megoldás

Az ez idáig megvalósult projektek azonban legfeljebb próbának és a technológiai problémák megoldási kísérleteinek tekinthetők, semmint a hagyományos eljárások konkrét alternatíváinak. Jelentősebb áttörés megítélésem szerint a megújuló energiaforrások hasznosítására a meglévő és újonnan épülő hálózatokban történő alkalmazástól várható. A villamos hálózatok szempontjából indifferens, hogy milyen forrásból lett az energia előállítva és bizonyos nagyságrendtől kezdődően ér szinte minden megújuló energiaforrásból gazdaságosan lehet villanyt termelni.

Napenergia fotocellás rendszerei

Jövőbarát napenergia: A napenergia fotoelektrikus hasznosítási lehetőségek vizsgálata

Az épületek, családi házak legmagasabb költségeit az energiaszámlák jelentik. Lassan azonban nemcsak a magas költségek, időnként az akadozó energiaellátás, hanem a környezetre gyakorolt negatív hatás is komoly gondokat okoz. Érdemes ma már odafigyelni, milyen alternatív energiaforrások állnak a rendelkezésünkre.
Ebből elektromos energiát napelemekkel lehet előállítani.

Az ilyen napelemes rendszerek vagy az elektromos hálózatba töltenek fel energiát, vagy akkumulátorban tárolják azt.

Az elektromos hálózatba visszatápláló rendszerfajták

  • Tetőre/tetőbe szerelt rendszer valamint
    az épülethez illesztett (Building Integrated Photovoltaics, BIPV)
  • Szolárpark – fix rendszer
  • Szolárpark – traker rendszer (1- vagy 2-tengelyes napkövetés)

Szolárpark

A napelemek közvetlenül szolgáltatják az elektromos áramot, amelyet egy inverter alkalmazásával hálózati feszültséggé (240 VAC) alakít a rendszer. Az így előállított elektromos áramot a szolgáltató visszavásárolja. Ilyen esetben egy speciális mérőóra felszerelése szükséges, mely mindkét irányban képes mérni. Rögzíti az elfogyasztott és a termelt áramot is és a szolgáltató ez alapján a különbözetet számolja el, szaldó számítással. Az ilyen mérőórákat szokás “ad-vesz”, vagy “oda-vissza” mérőórának is nevezni.

Akkumulátoros rendszer

A napelemes áramellátó rendszerek szigetüzemű alkalmazása ott célszerű, ahol messze van a hálózat és kiépítése költséges lenne. Ilyenkor akkumulátorokat alkalmazhatunk az energia tárolására, majd szigetüzemű inverterrel tudjuk váltakozó árammá alakítani az energiát.
Ilyen rendszereknél figyelemmel kell lenni arra, hogy télen kevesebb a napenergia, így többnapi tartalék energiát célszerű tárolni. Ezt az akkumulátor bank megnövelésével is elérhetjük, így amikor nem süt a nap, a tartalék energiát tudjuk felhasználni.

Rendszertípusok

Minden napelem változat közös jellemzője, hogy a napfényt alakítja át villamos energiává. Az energiatermelés érdekében a napelemeket úgy helyezik el, hogy a lehető legnagyobb fény intenzitás érje azokat. Mivel ez a helyzeti állapot a statikusan elhelyezett napelemek esetében az az irány, amely a déli órákban a nap irányába néz, így értelemszerűen a Föld északi felén, így Magyarországon is a déli iránynak felel meg. A napelemek optimális elhelyezési szöge, szintén változhat a földrajzi elhelyezkedéstől függően. Hazánkban például a szigetüzemű napelemes rendszerek esetében hozzávetőleg 45°-os dőlésszög nevezhető ideálisnak. Így ebben az esetben a nyári és téli változó napmagasság középértékére tájoltuk a napelemeket. A hálózatra tápláló napelemes rendszerek esetén ettől érdemes lehet eltérni a vízszintes síkhoz képest kisebb szögű elhelyezéssel (35°), mivel ebben az esetben a nyári félév magasabb napmagasságánál várható a nagyobb energiatermelés, így ennek megfelelően a napsugárzás beesési szögéhez közelebbi állapotot érdemes teremteni. Mindezen elvek mellett az egyenlítőhöz közeledve a laposabb szög irányában, míg a pólus felé meredekebb szögű beállítás felé kell törekedni. A napelemeknek mindenképpen valamely szögű meredekség szükséges ahhoz, hogy a csapadék tisztító hatását kihasználhassuk. Ezért a teljesen vízszintes elhelyezés kerülendő. A teljesen függőleges helyzet sem éppen optimális, így egy ilyen elhelyezés legfeljebb az épület-integrált (BIPV) amorf szilícium napelemek épület oldalára való elhelyezése esetén lehet indokolt.
A napelem áramtermelésére hatással vannak még egyéb körülmények is. Ilyen hatás negatív értelemben az árnyék. Amennyiben egy napelemes rendszer bármely pontját árnyékhatás éri, az befolyással van az egész rendszer energiatermelésére. Bár a gyártók igyekeznek kiküszöbölni a negatív árnyékhatás következményeit, un. by-pass diódák napelembe való beépítésével, még így is fontos, hogy lehetőleg ne teremtsünk árnyékolt helyzetet. A napelembe szerelt by-pass dióda szerepe abban áll, hogy amennyiben egy ponton árnyékhatás éri a napelem modult, úgy a dióda elektromosan leszakaszolja azt a részt, amely árnyékolt állapotba került. Így ez a napelem rész kiesik ugyan az energiatermelésből, de a modul többi része még képes termelni. Az árnyékolt rész problematikája nem csak az, hogy nem termel, hanem ezzel együtt kvázi fogyasztóvá is válik, mint egy villamos ellenállás.

A napelem energiatermelésének százalékos eltéréseit csak méréssel lehet meghatározni vagy a pillanatnyi helyzetet a napelemes rendszerhez csatlakoztatott inverter vagy a töltésvezérlő kijelzőjéről olvashatjuk le. Kristálytiszta napsütéses állapotnak azt szokták nevezni, amely jellemzően a déli órákban zivatar utáni állapotnak felel meg. Az energiatermelést leginkább egy éves átlagban lehet kifejezni ahhoz a földrajzi ponthoz tartozó statisztikai adattal, amely az adott helyhez hivatalosan tartozik. A napelemek energiatermelésére a hőmérséklet is hatással van. Mivel a napelem a félvezető technológiára épül és erre jellemző, hogy a hűvösebb állapotban hatékonyabb, így a napelem is inkább a hideg időben nagyobb hatásfokú. Ettől függően a napsütéses órák száma a leginkább meghatározó energiatermelési tényező.

A napsugárzás országos eloszlása

Fontos leszögezni, hogy napsütés szempontjából Magyarország legkedvezőbb és legkedvezőtlenebb helye között a különbség mindössze kb. 8%. Ami azt jelenti, hogy hazánk területén belül napsütés szempontjából nincsenek lényeges, a napenergia-hasznosító rendszerek működését döntően befolyásoló különbségek. Kijelenthető tehát, hogy az egész ország területe alkalmas a napenergia-hasznosító rendszerek létesítésére.
Az ábra a napelemek optimális elhelyezését elősegítő diagramot mutat be:
A napsugárzás országos eloszlása

Az átlagos szélsebesség eloszlása és növekedése Magyarországon

29 meteorológiai állomás 10 m magasságban átszámított adatsora alapján az alábbi szélerősségek vannak hazánkban:
Az átlagos szélsebesség eloszlása és növekedése Magyarországon

2085-re várható a 12-14 m/s-ot meghaladó maximális szélsebesség relatív gyakoriságának a növekedése (1,5 – 2 szeres gyakoriság növekedés) az OMSZ után.
A NAD-ban megadott hazai referencia-szélsebesség értéke: vb = 20 m/s (cdir=0,85; cseason=1; vb,0=23,6 m/s).

Források:
AAM Consulting Zrt.
ETE Települési Energiagazdálkodási Szakosztály
IMNTP

Bővebb információk:
METALTECH ENGINEERING KFT. – honlapján
 

A fenti cikk a Házépítők Lapjáról került át a 3D Lakberendezésre, a Házépítők Lapjával történő összevonás miatt.